Análise de Nutrientes

Tabela 3: Comparação dos pigmentos fotossintéticos das folhas de M. insularis em ambientes de Restinga e Floresta. (*) indica diferenças significativas entre as áreas de estudo.

Variável/Setor Floresta Restinga

Clo. a (µMol/cm-2) 0,0707±0,0176 0,0470±0,0118 Clo. b (μMol/cm-2) 0,0467±0,0163 0,0219±0,0092 Clo. a/Clo. b (μMol/cm-2) 1,6933±0,7456 3,3727±5,0751 Carot. (μMol/cm-2) 0,124±0,0075 0,0180±0,0077 Clo./Carot. (μMol/cm-2) 27,7071±31,6153 4,1292±1,2294 Antocianina (μMol/cm-2) 21,7360±4,7364* 19,5560±2,2589

4.5 Análise de Nutrientes

A análise nutricional foi realizada para avaliar o estado nutricional das folhas de M.

insularis entre a área de Floresta e Restinga. Os nutrientes analisados foram Carbono,

Nitrogênio, Fósforo, Potássio, Sódio, Cálcio e a relação C/N.

Não foram observadas diferenças significativas para Carbono, Nitrogênio, Sódio, Cálcio, assim como para relação C/N. Já o Fósforo apresentou maiores valores na Restinga, enquanto o potássio apresentou maiores valores na Floresta (Tabela 4).

Tabela 4: Média e desvio padrão da concentração de nutrientes (mg/g) e da relação C/N em folhas de M.insularis em ambientes de Floresta e Restinga. (*) Indica diferenças significativas entre as áreas de estudo.

Variável/Setor Floresta Restinga

Carbono 404,00±6,04 309,89±229,68 Nitrogênio 16,54±046 10,59±0,15 C/N 24,42±0,45 29,25±0,32 Fósforo 0,72±0,02 2,36±0,51* Potássio 19,77±0,87* 2,82±0,32 Sódio 15,01±1,62 15,52±3,45 Cálcio 6,72±0,92 4,97±1,22

46 6. Discussão

As características anatômicas encontradas para M. insulares, tais como epiderme unisseriada coberta por camada espessa de cera epicuticular, presença de tricomas tectores e estômatos anomocíticos são características já descritas por Metcalfe e Chalk (1950) para família Myrtaceae. No entanto, Metcalfe e Chalk (1950) descrevem o mesofilo foliar da maioria das espécies de Myrtaceae como isobilateral, porém o mesofilo encontrado para M. insulares no presente trabalho foi classificado como dorsiventral. Essa divergência entre o tipo de mesofilo encontrado para M. insulares e o descrito por Metcalfe e Chalk (1950) para as Myrtaceae pode ser explicado pelo fato do mesofilo não ser uma característica intrínseca da família, mas podendo ser do gênero. Esta caracteristica encontrada no mesofilo foliar foi relatada para Myrcia multiflora (Donato e Morretes, 2011).

A presença de uma cera epicuticular e de cutícula ornamentada são características que podem contribuir para a reflexão da luz excedente (Pireda et al., 2013). A presença dessas ornamentações na cera epicuticular e na cuticula criam uma superfície reflexiva mais eficiente que contribuem para o espalhamento da luz, impedindo assim o superaquecimento do protoplasto (Brakker et al. 1993; Kerstiens, 1996), e evitando os danos causados pela irradiação ultravioleta (Holmes e Keiller, 2002). Essa aclimatação favorece as folhas dos indivíduos de Restinga, fazendo com que suas extruturas não sejam prejudicadas pelos altos índices de irradiação, corroborando com Volgelman e Matin (1993).

As distâncias entre nervuras e densidade de venação pode se modificar, na tentativa de atender uma necessidade da planta (Evans e Poorter ,2001). A densidade pode vir a ser maior em folhas expostas ao sol (Esau, 1965), ou ainda sob condições de grande amplitude térmica e umidade (Alvin e Chaloner, 1970). Assim, folhas nestas condições tendem a investir na venação para poder transportar água com uma maior eficiência e contornar o déficit hídrico causado pelas condições ambientais (Carins Murphy et al., 2012). Neste sentido, nossos resultados apontam que as folhas M.

insularis de Restinga apresentaram uma maior densidade de venação, além de um maior

calibre dessas nervuras em relação às folhas de indivíduos de Floresta.

Outra característica que normalmente é influenciada pelas condições ambientais é a sinuosidade da parede anticlinal das células epidérmicas (Sack et al., 2016), mas está hipótese foi contestada por Mantovani et al. (2015). Porém, quando a folha já apresenta

47 sinuosidade da parede anticlinal, esta pode variar em função dos índices de irradiâncias do ambiente. Comumente folhas submetidas a ambientes sombreados apresentam suas paredes anticlinais mais sinuosas (Santiago et al., 2001). Esse aumento na sinuosidade pode aumentar a área superficial de absorção da luz em locais onde a disponibilidade à mesma é menor, tornando essa absorção mais eficiente (Bone et al., 1985). Isso explica o porquê de as células epidérmicas apresentarem paredes anticlinais mais sinuosas nas folhas de indivíduos da Floresta.

A maior presença de tricomas tectores nas folhas nos indivíduos de Restinga é uma estratégia para restringir a perda de água (Pireda et al., 2013). Santos et al. (2016) destacam que a presença de tricomas tectores nas superfícies das folhas pode criar um microclima úmido diminuindo a perda de água por evapotranspiração. Além desse benefício, uma maior densidade de tricomas pode promover a reflexão da irradiação solar, evitando o aquecimento das folhas. Os tricomas também podem atuar na reflexão de irradiação UV-B (Karabourniotis e Bornman, 1999).

A presença de compostos fenólicos e alcaloides nas folhas de M. insularis sugere está relacionada com a proteção contra altos índices de irradiação ultravioleta (Li et al., 1993). E também na manutenção da integridade do protoplasto em condições de estresse hídrico (Sánchez-Rodrígues et al., 2011). Além de contribuir na proteção contra ataques de micro-organismos patogênicos e insetos fitófagos (Takahama e Oniki, 2000; Da Cunha et al., 2010).

Os maiores valores de espessura nas folhas de M. insularis encontrados nos ambientes de Restinga sugerem a relação com maiores condições de irradiâncias e a baixa capacidade de retenção de água, já observado em Rosado e de Mattos (2007). Santos et al. (2010) relataram que espécies que apresentam folhas mais espessas tendem a aumentar a sua capacidade fotossintética e manter o potencial hídrico das folhas mais negativos.

Os valores de espessura da folha de M. insularis também sugerem uma intima relação com os valores de suculência, e refletem o status hídrico das folhas. Plantas adaptadas a ambientes xerifítiticos tendem a apresentar folhas mais espessas e suculentas (Lamont e Lamont, 2000), o que representam o investimento na construção de tecidos foliares que iram atuar como reservatório adicionais de água (Rabelo et al., 2013). Além disso, altos níveis de salinidade podem influenciar diretamente no aumento da suculência foliar, uma vez que folhas mais suculenta tendem a apresentar um aumento vacuolar. Esse aumento vacuolar pode retardar o acumulo de Na⁺ e Cl^- nas

48 células, mantendo, dessa forma, o equilíbrio osmótico das mesmas (Marschner, 2011). Isso pode explicar maiores valores de espessura e suculência das folhas de M. insularis de Restinga apresentavam quando comparado às folhas de Floresta.

A MFA reflete o custo da construção das folhas baseados em carbono (Rosado e de Mattos, 2007). O MFA pode variar em função da disponibilidade de luz, assim, espécies muito expostas à luz tendem a apresentar maiores valores de MFA. Este fato pode justificar os altos valores desse parâmetro encontrado nas folhas de Restinga (Oguchi et al., 2005). Ao contrário, plantas submetidas a ambientes com baixa exposição à luz, tendem a apresentar baixos valores de MFA. Ao investirem na construção de folhas com maior MFA, estas folhas irão ter um gasto energético muito grande, comprometendo sua resistência mecânica e flexibilidade da parede celular, tornando-as mais vulneráveis ao ataque de patógeno (Hanba et al.,2002).

Os maiores valores de densidade foliar encontrados nas folhas de indivíduos de Restinga pode representar um maior índice de esclerofilia foliar, como observado em Rosado e de Matos (2007). Neste sentido, a presença de esclereídes nas folhas tem a função de proporcionar um suporte mecânico, promovendo, dessa forma, rigidez e firmeza a lâmina foliar, evitando que esta murche em períodos secos (Read e Sanson, 2003). Adicionalmente, plantas submetidas a ambientes com escassez de água geralmente apresentam uma grande quantidade de esclereides, que iram favorecer a retenção de água nas folhas (Salleo et al. 1997) e evitar o murchamente celular (Oertli et

al., 1990).

Maior AF é comumente encontrada em ambientes mais sombreados, como encontrados em indivíduos da Floresta (Oguchi, 2003). A construção de folhas com maior AF é uma forma de compensação aos ambientes com menor disponibilidade de luz, tornando possível, dessa forma, uma maior interceptação da luz que é filtrada pelo dossel das florestas (Costa et al., 2007). Em contrapartida, os menores valores de AF encontrados nas folhas de M. insularis em ambientes de Restinga, sugerem representar uma maneira de minimizar os efeitos da perda de água por evapotranspiração, e diminuir os danos provocados pelo superaquecimento, já sugeridos por James e Bell (2001), observado em altas irradiâncias encontradas nas folhas de M. insularis nas Restingas.

O maior espessamento do parênquima paliçádico nas folhas de M. insularis no ambiente de Restinga pode estar relacionado a maiores irradiâncias encontradas nesse ecossistema. Segundo Vogelmann et al. (1996) e Rabelo et al. (2012), o maior

49 espessamento do parênquima paliçádico em ambientes com altas irradiâncias podem contribuir para uma distribuição mais igualitária da luz pelo mesofilo foliar. Além disso, um maior espessamento das células do paliçádico permite uma maior aproximação dos cloroplastos da parede celular, facilitando a difusão do CO2 até o estroma dos cloroplastos, o que irá resultar no aumento da taxa fotossintética (Oguchi, 2003).

O maior espessamento do parênquima lacunoso nas folhas de M. insularis na Floresta pode estar relacionado às condições de maior sombreamento. Segundo De Lucia et al. (1996) e Rabelo et al. (2012), o parênquima lacunoso pode atuar como câmaras de espelho em ambientes com baixa luminosidade, aumento do caminho óptico dos fótons, não captados pelo parênquima paliçádico, pelo mesofilo foliar, aumentando assim as chances desses fótons de serem absorvidos pelas moléculas de clorofilas.

Diversos fatores podem determinar a formação mais espessa da cutícula, contudo estas se desenvolvem mais sob condições de altas irradiâncias e baixa disponibilidade hídrica (Cutter, 1986). Quanto mais xérico o ambiente, mais espessa tende a ser a cutícula. Isso pode explicar as folhas de M. insularis de Restinga apresentarem uma cutícula abaxial mais espessa em relação aos indivíduos de Floresta. A presença de uma cutícula mais espessa apresenta um papel na proteção das folhas contra a irirradiação em excesso (Rabelo et al,. 2012, Campbell et al., 2016), uma vez que forma uma barreira a penetração de luz na folha (Cen e Bornman, 1993) e ajuda a controlar a perda de água pela transpiração (Larcher, 2000).

De acordo com Reina-Pinto e Yephremov (2009), a formação de cutícula mais espessa é um mecanismo que atua como barreira impedindo a penetração de micro-organismos (Pascholati e Leite, 1995). A Floresta sobre afloramento rochoso, em nosso estudo, é um ambiente propicio a micro-organismos, podendo apresentar uma relação com a presença de uma cutícula adaxial mais espessa presente nas suas folhas.

Os valores de densidade estomática também divergiram nos ambientes de estudo. Segundo Sack e Buckley (2016) altas densidades estomáticas geralmente aparecem em ambientes mais sazonais, estando mais relacionados com a redução da disponibilidade hídrica. As folhas de M. insularis de Restinga apresentaram maior densidade estomática em relação às folhas de Floresta. Sugere-se que as folhas dos indivíduos de Restinga apresentam essa adaptação para aumentar a captação de CO2. Assim, há uma relação positiva entre o aumento da disponibilidade de luz e a densidade estomática (Klich et al., 2000; Costa et al., 2007). Em contrapartida, as folhas de M.

50 estomática e área estomática. Estômatos maiores geralmente são característicos de ambientes mesofíticos, estes acabam proporcionando um consumo abundante de água (Galmes et al., 2007). Enquanto estômatos menores são encontrados em ambiente de escassez hídrica, proporcionando um controle hídrico mais adequado (Aasamaa et al., 2001). Estômatos menores apresentam poros estomáticos menores, o que acarreta respostas mais rápidas a quedas no potencial hídrico foliar (Klich et al., 2000; Costa et

al., 2007). Em plantas de florestas úmidas, os estômatos maiores são geralmente lentos

em suas respostas, o que pode aumentar significativamente a possibilidade de sofrer estresse hídrico se estes ocorressem em ambientes secos (Hetherington e Woodward, 2003). Exatamente por isso, nas folhas de M. insularis no ambiente de Floresta, os estômatos se apresentaram maiores, com maior comprimento, largura e área. Pois no ambiente de Floresta a disponibilidade hídrica é maior do que na Restinga, logo, essa espécie não precisa restringir esses parâmetros analisados afim de restringir a perda de água. Em contrapartida, as folhas de M. insularis na Restinga apresentaram essa aclimatação de restrição quanto a essas variáveis para evitar a perda excessiva de água, uma vez que nas Restingas a disponibilidade de água é consideravelmente menor que na Floresta.

O maior acúmulo de grãos de amido nos cloroplastos nas folhas de M. insularis de Restinga se deve principalmente aos maiores valores de irradiâncias neste perfil fitofisionômicos. Segundo Preiss et al. (1991), a luz é um fator regulador da atividade de enzimas que atuam na construção dos grãos de amido. A presença de gotas de óleo nos cloroplastos nas folhas de M. insularis na Restinga podem ser indicadores de estresse provocados pela alta luminosidade, como observado por Havaux et al. (2005). Inúmeros trabalhos têm demostrado que a quantidade das gotas de óleo é responsiva as altas irradiâncias (Eymery e Rey, 1999; Havaux et al., 2005; Bréhélin e Kessler, 2008). Isto permite explicar a maior quantidade dessas estruturas nas folhas de M. insularis na Restinga. Alterações na organização das granas das membranas tilacóides também são indicativos de estresse oxidativo (Molas et al., 2002; Vitória et al., 2006; Lage-Pinto et

al., 2008). Rabelo et al. (2013) mostraram que altos índices de irradiâncias induzem a

desorganização das membranas tilacoides. Dessa forma é possível afirmar que a luz foi o principal fator de desorganização das membranas tilacóides dos cloroplastos nas folhas de M. insularis em Restingas.

O Y (II) representa o rendimento quântico efetivo do PSII, e é um parâmetro muito importante para mensurar a proporção de energia absorvida pelo sistema antena

51 das clorofilas e que está sendo direcionada a redução da QA (Genty et al.,1989). Assim, a altas taxas de luminosidade acabam em reduzir os valores de Y (II) e aumenta a quantidade de energia dissipada (Walters, 2005), isso explica o fato das folhas de Restinga apresentarem valores mais baixos de Y (II) em relação às folhas de indivíduos de Floresta.

A razão Fv/Fm refere-se o rendimento quântico máximo do PSII (Baker e Rosenqvst, 2004). Esta variável é uma boa indicação se algum tipo de alteração durante o processo fotossintético ocorreu, uma vez que a redução dos valores de Fv/Fm indica uma redução da eficiência fotossintética do PSII provocada por algum dano na maquinaria fotossintética (Krause e Weiss, 1991). Bolhàr-Nordenkampf et al. (1989) sugerem que quando uma planta não apresenta nenhum dano ao seu aparelho fotossintético, os valores de Fv/Fm devem variar entre 0,75 e 0,85. A redução nos valores de Fv/Fm é um bom indicador de que está ocorrendo fotoinibição resultante de danos provocados por altas irradiâncias (Reigosa e Weiss, 2001). Segundo Björkman e Demming, (1987), os altos índices de luminosidade podem provocar o declínio da razão Fv/Fm, resultado de danos fotoinibitórios nos centros de reação do PSII. No entanto, os valores de Fv/Fm obtidos no presente trabalho, não indicaram nenhum tipo de estresse fotoquímicos, uma vez que os valores estavam a cima de 0,75, o que permite sugerir que as plantas estão bem aclimatadas às condições ambientais as quais estão submetidas.

A razão Fv/F0, assim como Fv/Fm, também faz referência ao rendimento quântico do PSII. No entanto, este parâmetro é caracterizado por refletir mais precisamente as mudanças fotoquímicas que a razão Fv/Fm (Paiva et al., 2009). Segundo Roháček (2002), os valores determinados para Fv/F0 em plantas sadias variam entre 4 e 6, o que permite afirmar que as plantas analisadas não apresentaram estado de estresse fotoquímico, uma vez que os valores variaram entre 3,0 e 3,8. Os níveis de luminosidade influenciam diretamente o rendimento do PSII, logo, os resultados obtidos com a análise dessa variável comprovam que as folhas dos indivíduos de Floresta por serem menos expostos a irradiação, o seu recebimento de fótons é significamente menor, e consequentemente o rendimento do fotossistema II é menor em comparação as folhas de M. insularis de Restinga.

A razão Fm/F0 está diretamente relacionada ao potencial hídrico das folhas e, sob condições de estresse hídrico severos, pode ser reduzida para valores próximos a 1, na qual não ocorre a produção de Fv (Fv = Fm – F0) (Reigosa e Weiss, 2001). A

52 utilização deste parâmetro é um bom indicador para verificar se os indivíduos de M.

insularis estão sofrendo algum tipo de estresse hídrico. Inúmeros autores vêm

estabelecendo esta relação entre o déficit hídrico e o rendimento fotoquímico (Pastenes

et al., 2005; Silva et al., 2006; Zhou et al., 2007; Lage-Pinto et al., 2008). Lage et al.

(2012) mostraram que plantas de Xylopia sericea (Annonaceae) expostas diretamente à alta luminosidade apresentam uma redução nos valores de Fm/F0, principalmente durante o período mais seco. Contudo, os resultados obtidos no presente trabalho mostraram que os valores de Fm/F0 não indicaram estado de estresse hídrico nas plantas de ambos os setores, uma vez que seus valores variaram de 4,0 a 4,8.

Para esses parâmetros analisados Y (II), Fv/Fm, Fv/F0, Fm/F0, não foram observadas situações de estresse, contudo em todas essas análises as folhas de Restinga apresentaram um desempenho fotossintético menor do que as folhas de Floresta, de acordo com Steponkus (1984), essa redução do desempenho fotossintético ocorre em razão dos altos índices de luminosidade presente nas Restingas.

A ETR representa o fluxo de elétrons na cadeia transportadora de elétrons nos cloroplastos para produção de ATP e NADPH (Taiz e Zeiger, 2013). Menores valores encontrados para ETR em condições de escassez hídrica, excesso de salinidade, e altas irradiâncias, se associam a um menor coeficiente de extinção fotoquímica (Carneiro et

al., 2015), o que representa uma maior quantidade de centros de reação do PSII

fechados. Nesse sentido, a redução da ETR as 12h na Restinga pode ser explicada pelas altas irradiâncias nesse período do dia na Restinga, o que pode ter levado a saturação do sistema. Em contrapartida, na Floresta os valores de ETR se mantiveram baixos devido à baixa taxa de radiação incidente nas folhas.

As análises dos pigmentos fotossintéticos não mostraram diferenças significantes entre áreas de estudo, com exceção das antocianinas.

As antocianinas podem estar envolvidas na proteção das folhas contra o excesso de luz e de irradiação UV (Sims e Gamon, 2002). Uma maior produção de moléculas de defesa, como antocianinas, flavonóides, e taninos condensados, representam uma reação denominada Reação de hipersensibilidade, que pode levar a morte localizada das células nos locais onde o agressor penetra (Pastírová et al., 2004). Desta maneira é possível responder o fato da ocorrência de uma maior concentração de antocianina nas folhas de

M. insularis no ambiente de Floresta, pois são mais vulnerais a ação de

53 Com relação à análise nutricional das folhas de M. insularis, os únicos nutrientes que apresentaram diferenças significativas foram o fósforo e potássio. Cuja concentração de fósforo se revelou maior nas folhas de indivíduos de Restinga, e o potássio nas folhas de indivíduos de Floresta. O fósforo apresenta a função de transferir energia, e está presente nas moléculas que são fontes de energia de todos os eucariotos, como ATP, GTP e UTP. Também é um componente estrutural dos ácidos nucléicos (Malavolta et al., 1997). Sua concentração pode variar entre espécies diferentes de um mesmo ambiente ou entre a mesma espécie em ambientes diferentes (Nardoto et al., 2006). No presente estudo, observamos que as folhas de M. insularis Restinga requereram uma concentração de P maior do que as folhas de Floresta, isso pode ser explicado pela maior eficiência e rapidez que a espécie M. insuleris apresenta em fabricar essas moléculas nos indíviduos de ambiente de Restinga.

O potássio é um macronutriente que atua na ativação de aproximadamente 50 enzimas, destacando-se as sintetases, oxiredutases, desidrogenases, transferases, quinases e aldolases (Mengel e Kirkby, 1978; Marschner, 1995 e Malavolta et al., 1997). Este nutriente ainda está envolvido na síntese de proteínas. Plantas que apresentam baixa concentração deste nutriente apresentam menor turgor da célula, além de problemas de expansão celular (Malavolta et al., 1997). O potássio está envolvido também nos mecanismos de defesa das plantas a pragas e doenças (Perrenoud, 1990). Pretty, (1982), ressalta que plantas bem nutridas em potássio apresentam maior síntese de material para a formação da parede celular, suas paredes são mais espessas devido a maior deposição de celulose e compostos relativos, contribuindo para uma maior estabilidade e um aumento da resistência das plantas ao acamamento e as infestações de doenças e pragas (Beringer e Nothdurft, 1985). Uma maior concentração deste elemento nas folhas de indivíduos de Floresta pode ser explicada pela maior concentração deste elemento neste tipo de solo, que é mais rico em macronutrientes em relação ao solo de Restinga.

54 7. Conclusão

 A construção de folhas mais espessas, mais esclerificada, com maior densidade estomática e com padrão de venação mais denso nas Restingas, representam a capacidade de M. insularis em ajustar suas características morfoanatômicas em função dos maiores índices de irradiâncias e ao maior déficit hídrico encontrados nas Restingas.

 A construção de cera epicutilar e parede periclinal externa mais irregular, atrelado à presença de compostos fenólicos e alcaloides nas folhas de M. insularis nos ambientes de Restingas, representam estratégias que maximizem a dissipação térmica da irradiação excedente.

 As alterações ultraestruturais nos cloroplastos nas folhas de individos de Restinga são indicativos de estresses oxidativo provocados pelas condições de alta luminosidade, baixa disponibilidade hídrica e salinidade encontradas nos ecossistemas de Restinga.

 As análises de emissão de fluorescência da clorofila a apesar de ter mostrado um maior rendimento quântico do PSII nos indivíduos de Floresta, não indicaram condições de